طرح طراحی ساختار رک قابل نصب برای تجهیزات ترکیبی دومی کابینهای پیش ساخته در زیرстанسیون ۲۲۰ کیلوولت
در حال حاضر، بیشتر تجهیزات ثانویه در زیرстанسیون‌های هوشمند جدید داخل کابینهای پیش ساخته در منطقه دستگاه‌های تغییر مسیر قرار داده می‌شوند. پس از ساخت بدنه کابین‌ها، تولیدکنندگان تجهیزات ثانویه وارد کابین‌ها شده و نصب و تست آن‌ها را انجام می‌دهند که این فرآیند به طور کلی پیچیده و سنگین است. یک زیرستانسیون هوشمند معمولی ۲۲۰ کیلوولت معمولاً نیاز به نصب دو کابین پیش ساخته دارد: یکی برای ۲۲۰ کیلوولت و یکی برای ۱۱۰ کیلوولت. هر دو کابین از نوع دوم هستند با ابعاد ۶۲۰۰ میلی‌متر × ۲۸۰۰ میلی‌متر × ۳۳۰۰ میلی‌متر. یک کابین نوع دوم می‌تواند ۱۹ تخته کلید با ابعاد ۸۰۰ میلی‌متر × ۶۰۰ میلی‌متر × ۲۲۶۰ میلی‌متر را در خود جای دهد که منجر به کارایی کم فضایی در داخل کابین می‌شود.
برای حل مشکلات برجسته در فرآیند ساخت کابینهای پیش ساخته برای زیرستانسیون‌های هوشمند، این مقاله پذیرش مدل کابین پیش ساخته از نوع ریک را پیشنهاد می‌کند. طراحی کلی کابین پیش ساخته از جنبه‌های بهینه‌سازی ساختار کابین، ترتیب دادن تجهیزات در داخل کابین و مسیریابی کابل‌های نوری و الکتریکی صورت می‌گیرد با هدف کاهش دوره ساخت و افزایش کارایی استفاده از فضا.
۱. طرح ساختار ریک تو در تو
در طراحی ساختار ریک، ساختار تحمل بار تجهیزات ثانویه به عنوان بخشی از ساختار بدنه کابین پیش ساخته در نظر گرفته می‌شود. در زمینه کلی ساختار بدنه کابین، یک طراحی سطحی از بالا به پایین اجرا می‌شود.
۱.۱ ساختار نصب تو در تو
در لایه اول، با توجه به اینکه بدنه کابین پیش ساخته از فولاد برش‌دار داغ و با جوشکاری یکپارچه ساخته شده است، نصب مستقیم اجزای عمودی صفحه‌ای مستطیل شکل در داخل کابین پیش ساخته تأثیر قابل توجهی بر دقت نصب ریک خواهد داشت که برای اجرای پروژه مطلوب نیست. بنابراین، در این طرح، در طول فرآیند ساخت کابین پیش ساخته، یک چارچوب پایه‌ای از ساختار ریک در داخل کابین نصب می‌شود، مانند آنچه در شکل ۱ نشان داده شده است.
شکل ۱ نمودار اجزای نصب برای پایه ساختار ریک-مونتاژ
این اجزای نصب پایه‌ای با استفاده از ماشین‌های CNC از طریق پردازش فلزی ساخته می‌شوند که امکان کنترل دقیق ابعاد را فراهم می‌کند و پایه محکمی برای نصب واحدهای ریک فراهم می‌کند. با توجه به اندازه نسبتاً بزرگ این اجزای نصب پایه‌ای، نصب چارچوب در داخل کابین همزمان با ساخت بدنه کابین پیش ساخته انجام می‌شود.
۱.۲ لایه دوم ساختار نصب تو در تو
به عنوان لایه میانی برای نصب ریک، این اجزای نصب می‌تواند توسط ماژول‌های عملکردی اصلی در سمت چپ و راست به اشتراک گذاشته شود. همچنین این اجزا برای جداسازی آتش در تجهیزات نیز استفاده می‌شود.
۱.۳ لایه سوم ساختار نصب تو در تو
بر روی واحد تحمل بار ریک، دستگاه‌های محافظ یکی-بیت، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل، سوئیچ‌ها، ترمینال‌ها، دکمه‌ها و غیره نصب می‌شوند. این اجزا به عنوان یک ماژول مستقل سیم‌کشی و تست می‌شوند و یک واحد عملکردی ریک یکپارچه را تشکیل می‌دهند، مانند آنچه در شکل ۲ نشان داده شده است.
شکل ۲ نمودار واحد عملکردی ریک
تولید، نصب و تست ریک فرآیندهای موازی با تولید و نصب خود کابین هستند و بر برنامه‌های ساخت یکدیگر تأثیر نمی‌گذارند. این کاملاً مدل تولید قبلی را که ساختارهای تخته‌کلیدی نیاز به سیم‌کشی در کابین داشتند، تغییر می‌دهد و به طور قابل توجهی کارایی سیم‌کشی در کابینهای پیش ساخته را افزایش می‌دهد.
پس از نصب تمام تجهیزات، دستگاه‌های مختلف در داخل ریک از طریق کانال‌های سیم‌کشی بالا و پایین که از طریق ریک افقی عبور می‌کنند، به هم متصل می‌شوند و اتصال بی‌قطع بین تجهیزات در کابین فراهم می‌شود. علاوه بر این، کانال‌های سیم‌کشی در داخل ریک یک ساختار شبکه‌ای را تشکیل می‌دهند که امکان اتصال دستگاه‌های مختلف بین ریک‌ها را از طریق این سیستم سیم‌کشی شبکه‌ای فراهم می‌کند.
پس از اتمام سیم‌کشی و تست تمام تجهیزات در داخل ریک، پوشش بالا، پلاک‌های جانبی و پلاک‌های جلوی ریک نصب می‌شوند، مانند آنچه در شکل ۳ نشان داده شده است.
شکل ۳ تصویر نهایی نصب ریک
تجهیزات در داخل ریک کابین پیش ساخته به صورت متعادل مرتب شده‌اند. این مقاله به عنوان مثال از یک واحد محافظ و اندازه‌گیری خط ۲۲۰ کیلوولت برای نشان دادن چیدمان چارچوب تجهیزات ریک ۲۲۰ کیلوولت استفاده می‌کند.
۲. طراحی طرح استانداردسازی چیدمان تجهیزات در داخل ریک کابین پیش ساخته
همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است، بر اساس نیازهای تجهیزات در منطقه نصب برای زیرستانسیون ۲۲۰ کیلوولت، برای هر بیت، نیاز به دو دستگاه محافظ، یک دستگاه اندازه‌گیری و کنترل، دو دکمه و چند ترمینال است. کانال‌های سیم‌کشی عمودی در منطقه سیم‌کشی نصب شده و قفل‌های بسته‌کننده برای جلوگیری از عملیات اشتباه تنظیم شده‌اند.
شکل ۴ نمودار چیدمان دستگاه‌ها
۳. طراحی طرح کشیدن کابل‌ها
۳.۱ مسیریابی جداگانه کابل‌های نوری و الکتریکی
ابعاد ریک ۲۲۶۰ (ارتفاع) × ۷۰۰ (عرض) × ۶۰۰ (عمق) میلی‌متر باقی می‌ماند. یک کانال سیم‌کشی با ارتفاع حدود ۴۰ میلی‌متر تحت هر لایه تجهیزات نصب شده است. کابل‌های نوری و الکتریکی به صورت جداگانه مسیریابی می‌شوند و تمام کابل‌ها به صورت طبقه‌بندی شده و منطقه‌ای کشیده می‌شوند. همانطور که در شکل‌های ۵ و ۶ نشان داده شده است، کابل‌های نوری در سمت چپ کانال قرار داده شده‌اند و کابل‌های الکتریکی در سمت راست. کابل‌های در یک سمت بر اساس موقعیت نصب دستگاه‌ها بسته‌بندی و در کنار هم قرار می‌گیرند.
شکل ۵ نمودار چیدمان کابل‌های نوری
شکل ۶ نمودار چیدمان کابل‌ها
۳.۲ نصب ریک انتقال متمرکز
یک ریک انتقال متمرکز برای کابل‌های نوری پیش ساخته با عرض ۷۰۰ میلی‌متر در داخل کابین نصب شده است. این ریک برای تسهیل اتصال بین کابل‌های نوری پیش ساخته و کابل‌های پچ استفاده می‌شود. ریک از چارچوب نصب ۴۰U استفاده می‌کند و جعبه‌های انتقال در داخل چارچوب نصب شده‌اند که فضای کافی برای چیدمان کابل‌های نوری پیش ساخته و کابل‌های پچ ارائه می‌دهد. کابل‌های نوری بیرونی از طریق کabinet انتقال به کابل‌های پچ تبدیل می‌شوند. این کابل‌های پچ سپس از طریق چارچوب‌های توزیع نوری در هر کابین به فیبرهای نوری تبدیل شده و به دستگاه‌های مختلف متصل می‌شوند و اینگونه فرآیند اتصال کابل‌های نوری کامل می‌شود. در داخل کابین یک ورودی/خروجی برای کانال کابل وجود دارد که به گودال کابل ایستگاه متصل می‌شود.
۴. نتایج
کابین پیش ساخته از ساختار ریک تو در تو استفاده می‌کند. چارچوب از چند واحد ریک تشکیل شده است که امکان ساخت همزمان و مستقل کابینهای تو در تو و بدنه کابین را فراهم می‌کند و به طور قابل توجهی کارایی ساخت را افزایش می‌دهد.
دستگاه‌های در داخل ریک به صورت منطقه‌ای تقسیم‌بندی شده‌اند و چیدمان استاندارد تجهیزات در داخل کابین را فراهم می‌کنند.
کابل‌های نوری و الکتریکی در کابین پیش ساخته از روش کشیدن از پایین استفاده می‌کنند. پایین کابین به صورت لایه‌ای مرتب شده و جعبه‌های کانال سیم‌کشی تحت تخته‌های کلید نصب شده‌اند که امکان جداسازی کابل‌های نوری و الکتریکی را فراهم می‌کند.
